Nature子刊：西湖大学宋春青团队开发非典型pegRNA，突破先导编辑效率瓶颈

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

基因编辑技术被誉为 “改写生命密码的手术刀”，自诞生以来便深刻改变了生命科学研究与疾病治疗的格局。从早期的锌指核酸酶（ZFN）、类转录激活因子效应物核酸酶（TALEN），到如今广泛应用的 CRISPR-Cas 系统，基因编辑工具的迭代升级，核心目标始终是 更精准、更高效、更安全地修饰基因组 。其中，CRISPR-Cas9 技术以其简便性和通用性掀起了基因编辑革命，但传统 Cas9 技术辉产生 DNA 双链断裂，易引发随机插入/缺失（indel） 突变 ， 以及 脱靶效应，限制了其在临床治疗中的应用。

2019 年，刘如谦团队推出了先导编辑（Prime Editing，PE）技术，它摒弃了 DNA 双链断裂的依赖，通过 Cas9 切口酶与逆转录酶的融合蛋白，结合专门设计的先导编辑向导 RNA（pegRNA），直接在基因组靶位点进行“精准涂改”——可实现单个碱基替换、小片段插入或缺失，且无需外源供体 DNA 模板，被业界认为是 迄今为止最接近理想状态的精准基因编辑技术 。这一技术的出现，为镰状细胞贫血、血友病、遗传性酪氨酸血症等单基因遗传病的根治提供了可能，也为作物育种、细胞治疗、传染病防控等领域开辟了全新路径。

先导编辑的核心功能依赖于 pegRNA，该 RNA 需同时实现靶序列精准定位与携带编辑模板的双重作用：通过 3' 端延伸的引物结合位点（PBS）与逆转录模板（RTT），介导位点特异性精准编辑。但传统 pegRNA 的 3' 端延伸序列易被细胞内核酸酶降解，直接导致编辑复合物稳定性不足；工程化改造的 epegRNA 通过添加保护性基序提升 RNA 稳定性，但会削弱 Cas9 与 RNA 的结合亲和力。

上述瓶颈共同造成先导编辑的整体效率偏低，在临床转化关键的核糖核蛋白（RNP）递送体系中尤为突出。而 RNP 递送具备起效迅速、脱靶风险低、免疫原性弱的核心优势，可兼顾编辑精准度与生物安全性，是基因编辑临床转化的优选递送策略。

2026 年 4 月 7 日，西湖大学宋春青团队（博士生方国庆为论文第一作者） 在Nature Biomedical Engineering期刊上发表了题为：Boosting prime editing with engineered non-canonical pegRNAs 的研究论文。

该研究创新性地开发出非经典 pegRNA（npegRNA），成功突破了先导编辑（ Prime Editing ）的 瞬时递送效 率瓶颈。

研究团队基于 SpCas9n-RT-pegRNA-靶标 DNA 三元复合物的原子结构信息，提出了创新性设计思路：将易降解的 RTT 和 PBS 元件，从 pegRNA 的 3' 端延伸区域转移至 sgRNA 骨架中稳定的茎环-2（stem loop 2）内部，由此构建出非经典 pegRNA（npegRNA）。该设计在不影响 npegRNA 与 Cas9 靶向结合的前提下，可有效保护 RTT 和 PBS 元件免受细胞内外切酶的降解。

研究团队在 HEK293T、HeLa、K562 等常规细胞系及小鼠 N2a 细胞中进行了验证，结果显示，npegRNA 对多个内源性基因位点的编辑效率均显著超越经典 pegRNA，且脱靶率低于 0.1%，保持了极高的编辑特异性。在临床转化关键的 RNP 递送系统中，npegRNA 的平均编辑效率 大幅度提高 ，解决了传统先导编辑技术在瞬时递送系统中的效率难题。

总的来说，该研究开发的 npegRNA 通过创新性的结构设计，在不增加脱靶风险的前提下，大幅提升了先导编辑的效率和稳定性，尤其适配临床转化所需的 RNP 和 RNA 递送系统。该成果攻克了长期制约先导编辑临床应用的核心瓶颈，为单基因遗传病、肿瘤、传染病等多种疾病的精准治疗提供了更高效、更安全的新策略。在方法学上，该研究整合了结构生物学、生物信息学、生物化学、动物模型等多种技术手段，为基因编辑工具的优化提供了新思路，也为类似 RNA 工具的设计提供了重要参考。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41551-026-01650-6